建筑節能的重要意義

20世紀70年代，世界能源危機以來，所有國家都非常重視節約能源的問題，并在促進世界節能運動的同時，將節能與煤炭、石油、天然氣、水電等傳統能源結合起來。今天,節約能源、提高能源利用率已成為各行各業在謀求提高勞動生產率的同時所追求的另一個目標。在我國,雖然能源總量居世界第三位,但人均能源占有量卻不到世界平均水平的一半。能源短缺問題將成為我國未來經濟、社會可持續發展的一個重要限制因素。大力開展節能工作則是消除這個制約因素的有效方法,也是解決我國能源短缺問題的關鍵。在發達國家,建筑能耗與工業、農業和交通運輸等行業的能耗處于并列地位,同屬于民生能耗。而且建筑能耗在各國總能耗中所占的比例很大,達到了30%～40%,我國亦然,建筑業不但是一個耗能大戶,而且還是我國國民經濟中的一個支柱產業。因此,建筑節能是緩解我國能源緊缺矛盾、改善人民生活環境質量、減輕環境污染、實現可持續發展戰略目標的關鍵一環,推廣建筑節能將是我國發展住宅建設的一項長期國策。1建筑節能的含義建筑節能的概念有廣義和狹義之分。廣義節能要考慮建筑物整個壽命周期內的能源流動情況,與廣義節能相對應的建筑節能技術即是綠色建筑;狹義的建筑節能通常對構部件的組合、加工、建造及建筑的使用過程中的能耗關注較多,尤其是建筑運轉過程中的能耗,是狹義節能研究的重點。與狹義節能相對應的建筑節能技術是節能建筑。通常所說的建筑節能即為狹義上的建筑節能,本文后續部分所提的建筑節能也均指狹義的建筑節能。建筑能耗包括建造能耗與使用能耗兩大部分我們一般把建筑節能的范圍定義為減少建筑使用過程中的能耗,因此,通常意義上講的建筑能耗主要指建筑使用能耗。建筑節能是在許多學科邊緣的交叉和結合后形成的,是一門綜合性的技術,它包含了多個領域。在發達國家,建筑節能經歷了三個階段:第一階段,energysavinginbuildings,即在建筑中節約能源;第二階段,energyconservationinbuildings,即在建筑中保持能源,減少熱損失;第三階段,energyefficiencyinbuildings,即提高建筑中的能源利用效率。在我國現在仍統稱為建筑節能,但其含義應該進到第三層意思:即在建筑中合理使用和有效利用能源,不斷提高能源利用效率。由于建筑用能關系到國計民生,量大面廣,因此節約建筑用能是建筑設計中的重中之重,為了國民經濟持續、快捷、健康的發展就必須搞好建筑節能。2單位建筑采暖能耗高達氣候條件相似的發達國家我國建筑節能工作起步較晚,能源浪費嚴重。近年來,我國建筑規模迅速擴大,截至2002年底全國城鄉房屋建筑面積共計為388億m2。21世紀頭20年內,建筑業仍將迅速發展。目前每年建成的房屋達16～20億m2,比所有發達國家一年建成的房屋建筑面積的總和還要多,如此巨大的建筑規模,在世界上是空前的。但是,不僅有近400億m2建筑中99%為高能耗建筑,而且新建的數量巨大的房屋建筑中,95%以上的是高能耗建筑。如我國建筑采暖耗熱量,外墻大體上為與我們氣候條件接近的發達國家的4～5倍,屋頂為2.5～5.5倍,外窗為1.5～2.2倍,門窗透氣性為3～6倍,單位建筑面積采暖總能耗高達氣候條件相近的發達國家新建建筑的3～4倍。近30年來,發達國家致力于建筑節能。尤其是20世紀90年代以來,在建筑熱舒適性繼續改善的前提下,單位建筑面積的能源消耗量進一步減小。德國采暖度日數與北京一帶相近,有對比條件,以德國為例,表1為德國采暖能耗逐步降低情況。從表中可以看出,目前德國新建建筑能耗已降低至20多年前消耗量的1/6～1/4。而我國到2002年只在城市中建成節能建筑2.4億m2(包括節能率30%及50%的),僅占全國城市建筑面積的2.1%。因此,從整體上說,我國現在的建筑能耗水平與傳統建筑相比變化不大,有些地方甚至還不如以往的傳統建筑。如我國南方地區原來普遍采用24磚墻作外墻,現在不少建筑改用19混凝土空心砌塊墻作外墻。這些做法使得建筑圍護結構保溫隔熱性能降低,建筑能耗增加,建筑熱環境惡化。從表1、表2比較我國和德國的采暖能耗,就可以看出我們和發達國家的差距。應該注意到,我國一般室外溫度5～10℃時才開始供暖,供暖基準溫度16℃左右,而發達國家天氣漸冷感到不適即行供暖,采暖期較長,供暖溫度一般為18～22℃。在這樣的情況下,我國單位建筑面積采暖能耗仍達目前發達國家標準的3倍以上。分析可見,我國建筑能耗是巨大的,浪費是嚴重的,同時看到建筑節能的潛力是巨大的。為此,要下定決心,迅速采取堅決有效的措施,使建筑節能工作取得跨越式大發展。3實現建筑節能的方法策略3.1建筑體型系數在建筑規劃階段,要慎重考慮建筑物的朝向、間距等因素對節能的影響。建筑物的朝向對于建筑節能有很大的影響。冬季應有適量的陽光射入室內,避免冷風吹襲;夏季則盡量減少太陽直射室內及外墻面,有良好的通風。可見,從節能和熱環境考慮,建筑物以南北向或接近南北向為好,避免東西向,若不能都為南北向,主要房間宜設在冬季背風和朝陽的部位,減少圍護結構的散熱量。同時,注意建筑間距與節能的關系,使建筑南墻的太陽輻射面積在整個采暖季節中不因其它建筑的遮擋而減少。在建筑設計中,原則上應減少建筑物外表面積,適當控制建筑體型系數,即建筑物外表面積與其所包圍的體積之比。體型系數越大,說明單位建筑空間所分擔的熱散失面積越大,能耗就越多。有研究資料表明,體型系數每增大0.01,耗熱量指標約增加2.5%。一般宜控制在0.30以下。建筑體型系數還與建筑物的體型是否規整及建筑的體量大小有關。一般來說控制或降低體型系數的方法有:(1)減少建筑面寬,加大建筑進深;(2)增加建筑物的層數;(3)加大建筑長度或增加組合;(4)建筑體型不宜變化過多。所以建筑外形選用長條型,而體型復雜,凹凸面過多的塔式住宅對節能不利。應重視造型規整,如住宅應盡量采用多單元的“一”字型,特別是采暖住宅建設應增加層數,避免建造單元少特別是點式平面的低層住宅。3.2防護結構的節能推廣建筑節能,主要是要提高建筑圍護結構(包括墻、門窗、屋頂等)的保溫性能。3.2.1外墻外保溫在建筑圍護結構中,墻體在采暖能耗中所占的比例最大,約占總能耗的32.1%～36.2%,因此,如何改善墻體的保溫性能成為重中之重。目前,我國節能住宅的外墻保溫劃分為內保溫、夾心保溫、外保溫及綜合保溫四種保溫形式,它們對降低墻體耗熱指標都具有良好效果,但在節能效率上又存在較大的差別。外墻外保溫是建設部倡導推廣的主要保溫形式,其保溫方式最為直接,效果也最好,是我國目前應用最多的一項建筑保溫技術。外墻外保溫技術始于16世紀,隨著全球能源緊張形勢的影響,該技術將是以后建筑節能的一種趨勢。該技術可廣泛地應用于新建墻體和舊建筑物外墻的改造,與傳統的保溫方式相比,節能效果更好;該外墻保溫系統體系對北方嚴寒地區的采暖節能和華東地區的采暖、隔熱節能,以及南方地區隔熱節能均適用,是國內外墻外保溫行業最優秀的體系之一。外保溫既適用于新建建筑的保溫節能,又可用于既有建筑的節能改造。利用聚苯板易切割的特性,還能將其切割成各種裝飾線條及歐式造型,用以滿足室內裝飾的需要,增加建筑的美感效果。3.2.2提高所需的保溫能力在建筑圍護結構的門窗、墻體、屋面、地面四大圍護部件中,門窗的絕熱性最差,是影響室內熱環境和建筑節能的主要因素。就我國目前典型的圍護部件而言,門窗的能耗約占建筑圍護部件總能耗的40%～50%。建筑門窗承擔隔絕與溝通室內外這兩個互相矛盾的任務。因此,增加門窗的保溫隔熱性能,減少門窗的能耗,是改善室內熱環境質量和提高建筑節能水平的重要環節。(1)應區別不同朝向控制窗墻比,盡量避免東西向開大窗,提高窗戶的遮陽性能,可用固定式或活動式遮陽。同時加強窗戶的氣密性,除了采用氣密條,提高外窗氣密水平外,還應提高窗用型材的規格尺寸、準確度、尺寸穩定性和組裝的精確度以增加開啟縫隙部位的搭接量,減少開啟縫的寬度達到減少空氣滲透的目的。(2)改善鑲嵌部分的保溫能力:其主要方法是設法增加其空間層數和提高鑲嵌材料對紅外線的反射能力以改善其保溫性能。(3)加強窗框部分的保溫措施:其主要方法是對窗框進行斷熱處理,用高效保溫材料鑲嵌于金屬窗框之間,加大窗框的熱阻,或利用空腹鋼窗內的空氣間層達到增加窗框熱阻的目的;同時,選用導熱系數較小的塑料窗框以減少通過窗框部分的熱耗。3.2.3保溫層保溫系統屋面節能的原理與墻體節能一樣,通過改善屋面層的熱工性能阻止熱量的傳遞。屋面的節能措施要點:一是屋面保溫層不宜選用密度較大,導熱系數較高的保溫材料,以免屋面重量、厚度過大;二是屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料,以防屋面濕作業時因保溫層大量吸水而降低保溫效果,如選用吸水率較高的保溫材料,屋面上應設置排氣孔以排除保溫層內不易排出的水分。現在,一些建筑的屋面保溫,采用巖棉板保溫層代替常規的瀝青珍珠巖或水泥珍珠巖作法,就克服了常規作法的諸多缺點,另外諸如膨脹型泡沫聚苯板等高效保溫材料已經開始應用于屋面。其實,屋面的利用是城市空間利用的一個重要方面,通常民用建筑約占城市土地面積的1/4,充分利用屋面對開發城市、改善生態環境、完善城市化建設具有重大意義,蓄水屋面和屋頂花園就是其中多功能綜合利用屋面的形式。3.3改善采暖供熱系統,提高采暖系統的效率居住建筑的共同特點是供人們居住使用,而且一般都是晝夜連續使用的,對室溫和空氣質量有較高的要求,建筑節能的重點之一就是放在節約采暖和降溫能耗上。主要措施有以下幾點:(1)要從合理規劃和選擇采暖設備開始,改善采暖供熱系統的設計和運行管理,以提高鍋爐的運行效率;加強管道的保溫,以提高室外管道的輸送效率。(2)為提高采暖系統熱效率,應積極發展集中供熱,以最大限度地節省燃料消耗;對短期內不能聯網集中供熱的小區,應先著手建小區集中鍋爐房供暖,并留出接網余地。(3)積極推進城鎮供熱體制改革,逐步實行按用熱量分戶計量的收費辦法,確立熱能消費意識,提高節能積極性,形成節能機制。總之,采暖節能的目標應符合國家《民用建筑節能設計標準(采暖居住建筑部分)》提出的具體要求,將采暖能耗控制在規定水平上。3.4提高空調設備運行效率的技術空調節能主要指對控制室內溫、濕度的空調系統及設備采用先進技術或合理方式以達到節約能耗目的。因此室內環境控制節能技術的研究和設備開發,對制冷空調系統進行智能控制,使空調設備或系統以合理的運行方式工作,提高空調設備的運行效率,達到“高效節能、耗電量少、制冷量大”,最大限度減低運行能源,是當前我國建筑節能重要一環。建議空調節能可以從以下幾方面進行:(1)合理的控制室內參數,減低空調冷負荷。在進行空調設計時合理的選擇室內設計溫度和濕度,避免夏季盲目低溫和冬季采用過高溫度。(2)提高制冷系統的效率。在制冷機負荷相同的情況下,冷凍水溫度越高,冷卻水溫度越低,制冷機的效率越高,因此選用合理的冷凍水溫度,并盡量選用高效冷卻塔,降低冷卻水溫度。(3)采用蓄冷系統。在實施峰谷電價的地區,可在低電價時段采用冰蓄冷系統將水制成冰來儲存冷量,高電價時段再將冷量釋放出來。4我國建筑節能的未來展望近20多年,我國建筑節能工作取得了一定的成績,各地建成了許多節能示范小區;但是,總體進展緩慢,新建建筑執行節能標準的也是鳳毛麟角,與發達國家的差距越拉越大。因此要想推進我國建筑節能工作,取得跨越式發展,除了做好建筑節能技術的開發外,必須做好以下幾方面工作:(1)建立和健全建筑法規體系,使建筑節能工作走向法制化軌道,依法推進和監管建筑節能工作,使當前有節能標準不依,違反強制性標準也無人追究的問題從根本上得到解決。(2)借鑒發達國家的經驗,采取適當的經濟激勵政策,比如對開發節能建筑的地